ПОВЕРХНОСТНЫЕ ЯВЛЕНИЯ, ПРОТЕКАЮЩИЕ ЗА СЧЕТ УМЕНЬШЕНИЯ ПОВЕРХНОСТНОЙ ЭНЕРГИИ

Поверхностные явления Протекающие за счет S поверхности раздела фаз Протекающие за счет σ Адсорбция Адгезия Когезия Смачивание

АДГЕЗИЯ слипание поверхностей двух разнородных тел или фаз, обусловленное МЕЖФАЗНЫМ взаимодействием. Виды адгезии Между Ж1 и Ж2Между Ж и ТМежду Т1 и Т2 сопровождается СМАЧИВАНИЕМ – адгезией Ж на поверхности другой Ж или Т Субстрат - поверхность, на которую наносится адгезив. Адгезив – связующее вещество.

Между Ж1 и Ж2Между Ж и Т прилипание капелек воды к стеклу Меду Т1 и Т2 прилипание пластилина к столу окрашивание поверхностей лакирование окрашенной поверхности = Субстрат (стекло) + + адгезив (вода) = Субстрат (стол) + + адгезив (пластилин)

2 1 До процесса: 1 в контакте с 2 σ 12 Совершаем разделение, т.е. А адг 2 1 σ 23 σ 13 3 (Г) После процесса: 1 в контакте с 3 (Г) 2 в контакте с 3 (Г) Избыточная поверхностная энергия до процесса Избыточная поверхностная энергия после процесса – σ 13 + σ 23 А адг = Δσ = σ кон - σ нач А адг = σ 13 + σ 23 – σ 12 Ур. Дюпре

Т.о. адгезия (силы адгезии) характеризует прочность контакта 2 х фаз. Адгезионная прочность А п работа, затраченная на разрушение адгезионного соединения. А адг - работа разрыва межмолекулярных связей А дев - работа девормации Чем прочнее адгезионное соединение, тем в большей степени подвергаются девормации компоненты системы к моменту ее разрушения. А п = А адг + А дев

КОГЕЗИЯ – ВНУТРИФАЗНОЕ сцепление частиц, обусловленное силами притяжения между частицами, атомами и ионами одной гомогенной фазы. Интенсивность межмолекулярного и межатомного взаимодействия (сил кокезии) зависит от расстояния между частицами. Наиболее сильна кокезия в твердых телах и жидкостях, т.к. расстояние между молекулами (атомами, ионами) малы – порядка нескольких атомов. В газах кокезия незначительна, т.к расстояния между молекулами газа велики по сравнению с их размерами.

1 До процесса: одна единица площади Совершаем разрыв, т.е. А кок 1 1 σ 12 2 (Г) После процесса: Образуется 2 единицы поверхности 2σ 12 А кок = 2σ 12 А кок => σ => межмолекулярные связи = > прочность фазы Работа кокезии (кокезионная прочность)

Работа кокезии – это работа, которую необходимо затратить на разрыв тела (в обратимых условиях) по сечению 1 см 2 (1 м 2 ).

СМАЧИВАНИЕ поверхностное явление, заключающееся во взаимодействии жидкости с поверхностью твёрдого тела или другой жидкостью при наличии одновременного контакта трех несмешивающихся фаз – одна из которых газ (воздух).

При нанесении капли жидкости на твердую поверхность σ Ж/Г г тв ж θ σ Ж/Т σ Т/Г Смачивание Несмачивание σ Ж/Г г тв ж θ σ Ж/Т σ Т/Г Сила адгезии Сила кокезии Закон Юнга Краевой угол (угол смачивания) ( θ ) – угол между твердой поверхностью и касательной в точке соприкосновения трех фаз. cost Смачивание зависит от соотношения между силами адгезии и силами кокезии. Θ < 90 жидкость смачивает поверхность Θ > 90 жидкость несмачивает поверхность

При нанесении капли жидкости на твердую поверхность Смачивание Несмачивание Смачивание зависит от соотношения между силами адгезии ( σ т/г ) и силами кокезии ( σ ж/г ). φ = А адг – А кок > 0 φ = А адг – А кок < 0 Условие смачивания σ т/г > σ ж/г А адг > А кок Условие смачивания σ т/г > σ ж/г А адг > А кок φ - коэффициент растекания

По виду смачивания твердые тела делят на группы Гидрофобные (олеофильные) (неполярные) смачиваются плохо водой; хорошо неполярными жидкостями Гидрофильные (олеофобные) (полярные) смачиваются плохо органическими жидкостями, хорошо – водой σ Ж/Г θ σ Ж/Т σ Т/Г г тв ж θ σ Ж/Т σ Т/Г г тв ж σ Ж/Г лучше смачивает поверхность та жидкость, которая ближе к ней по полярности лучше смачивает поверхность та жидкость, которая ближе к ней по полярности Капля масла на гидрофильной пов-ти Капля воды на гидрофильной пов-ти